EP1346231A1 - Method and appliances for analog processing of a signal emitted by a particle detector - Google Patents

Method and appliances for analog processing of a signal emitted by a particle detector

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EP1346231A1
EP1346231A1 EP01989670A EP01989670A EP1346231A1 EP 1346231 A1 EP1346231 A1 EP 1346231A1 EP 01989670 A EP01989670 A EP 01989670A EP 01989670 A EP01989670 A EP 01989670A EP 1346231 A1 EP1346231 A1 EP 1346231A1
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EP
European Patent Office
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max
value
charge
voltage
maximum value
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EP01989670A
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EP1346231B1 (en
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Marc Arques
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16566—Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533
    • G01R19/1659—Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533 to indicate that the value is within or outside a predetermined range of values (window)

Definitions

  • the present invention relates to the analysis of a flow of particles received by a particle detector during a given interval, for example in order to count these particles or to measure their energy. It relates more particularly to analysis methods using analog processing of the signal emitted by said detector, as well as the devices and apparatuses intended to implement these methods.
  • the detectors considered in the present invention are known detectors, whether they are of the point or matrix type, and whatever the materials, semiconductors or others, which compose them.
  • the signals emitted by these detectors can be either electric currents, or of a physical nature which can be converted in known manner into electric current. It will simply be assumed that the reception of a particle by the detector triggers an output signal having the form of a pulse of a certain width and the maximum amplitude of which is representative of the energy of this particle.
  • the invention applies to any field where the analysis of a flow of particles, and in particular their counting or the measurement of their energy, can be useful, for example, in the case where these particles are photons, in radiology , fluoroscopy or video imaging. It is particularly suitable for areas where a signal processing method is sought which, although being of high quality (in the sense that said method allows very precise measurements of the flux), uses for this purpose a space-saving device; this is particularly the case when this device is composed not of a single detector (pixel), but of a matrix of pixels, because the size of the electronics used is then limited by the pitch of the pixels.
  • This background noise includes at least two components.
  • the first component is the “dark current”, that is to say the fluctuating current, of thermal origin, emitted by the detector, even when it does not receive photons.
  • the second component is the “drag current”, that is to say the fluctuating current which manifests itself for a certain time after the photon has been received by the detector; in detectors using semiconductor materials, this drag current is notably due to the crystal defects of these materials.
  • the invention therefore relates to methods, and relatively compact devices implementing these methods, intended to reduce the sensitivity of the particle flux measurements, on the one hand to the fluctuations of the background noise present in the signals emitted by the detectors, and secondly to disturbances caused by the measurement electronics.
  • the invention provides a method for processing the signal produced by a particle detector, said method being remarkable in that the portions in which the signal is greater than a predetermined value are detected in said signal ⁇ , l the maximum value V ma ⁇ reached by the signal in each of said portions is measured, and an analog quantity Q is associated with each of said portions which, at least over a predetermined range of values ⁇ Vi of said maximum value V max , is a increasing function, for example linearly, of
  • the invention exploits the fact that, in conventional detectors, the "peak" of each current pulse caused by an incident particle is proportional to the energy of this particle, or at least representative of this energy (it is assumed to fix the ideas that said impulse takes positive values: the reader will easily transpose the characteristics of the invention in the case where negative values are measured).
  • the method according to the invention then only takes into account this peak (in the form of V max ), without taking into account the rising part and the falling part of each pulse, and even less the value of the signal between the pulses. , so that the effect of background noise fluctuations is not felt only during the short duration of these pulses, during which the measurements are made. This results in a significant improvement in the quality of the measurements compared to conventional methods.
  • VY As regards the practical choice of the detection threshold VY, it is clear that, for this thresholding to be effective, the value of V must generally be chosen greater than the average level of the background noise (or must be chosen positive if one filters the DC component of the background noise at the detector output). However, the higher the value of V, the more we are freed from fluctuations in the background noise. But the presence of this threshold V- prevents the detection of photons whose energy (if any) is lower than the energy Ei associated with a voltage pulse peaking at Vi; therefore, the higher the value of Vi, the greater the energy band for which energy photons belonging to this band cannot be detected. The value of Vi must therefore be chosen judiciously, on these bases, according to the application considered.
  • the variation according to the invention of the analog quantity Q over the range of values ⁇ Vi naturally makes it possible to take into account the variations in energy of the photons received, and this in a way which may be different from one application to another. of the invention.
  • a linear behavior of the analog quantity Q as a function of the energy E of the photon.
  • the increasing (but not necessarily linear) function Q (E) makes it possible to set up a "progressive thresholding" around a predetermined energy, as explained below.
  • this progressive thresholding has the advantage, compared to a very brutal thresholding, of making it possible to take into account peaks whose real energy is minimized by an instantaneously particularly low level of background noise: in fact, the probability so that a particle whose apparent energy (as detected) is lower than the counting threshold that one has set has all the same a real energy higher than this threshold is all the greater as the difference between this apparent energy and this counting threshold is low.
  • This progressive thresholding can therefore be understood as the application to the apparent energy of the observed peaks of a likelihood coefficient all the closer to 1 as this apparent energy is close to E 2 .
  • the counting threshold (above which we want to characterize the particles) is less than E 2 (but it is not necessary to know it) insofar as there may also be peaks of apparent energy greater than their real energy due to a particularly high instantaneous level of background noise: according to this approach, E 2 is the energy level for which we believe we can be sure that it is indeed, regardless of the instantaneous value of background noise, of a particle having a real energy at least equal to the above-mentioned counting threshold.
  • This progressive thresholding also makes it possible to take account of the fact that, in the analysis of a physical phenomenon, the energy transition between the significant particles and those which are not it is not necessarily brutal, the energy particles close to the threshold that can contribute to the phenomenon that we are trying to characterize; progressive thresholding can then to be analyzed as the assignment of a coefficient of efficiency of the peaks all the closer to 1 as the energy level is close to E 2 .
  • This progressive thresholding makes it possible to have the level above which the signal is measured very close to the level of background noise: in fact, a weak but not zero likelihood coefficient is applied to weak peaks taking into account the probability that this weak peak is representative not of a fluctuation of the background noise but of a particle which one wishes to take into account.
  • the invention advantageously makes it possible to count photons with great accuracy even when the energy E 2 is very low.
  • An additional advantage is the absence of parasitic signals of the type of those generated in conventional flip-flop counters by the switching of this flip-flop associated with the incrementation of the counter.
  • the invention relates to various devices.
  • a conversion unit capable of transforming any current pulse from said detector into a voltage pulse V
  • an analog circuit comprising a reservoir of electrical charges D 3 , a first receiver of electrical charges D ⁇ which can be supplied by said reservoir of charges D 3 in a controllable manner by means of said voltage V, and a second receiver of electrical charges D 2 can also be supplied by said charge tank D 3 in a controllable manner by means of said voltage V, and
  • said charge reservoir D 3 is isolated from said first charge receptor Di, the charge reservoir D 3 is connected to said second charge receptor D 2 when the voltage V exceeds a predetermined value V ⁇ it passes from D 3 to D 2 an electrical charge Q which is a increasing function of (V - Vi), the connection between D 3 and D 2 is cut when the voltage V begins to decrease after reaching a maximum value V max , and
  • the invention also relates, secondly, to a device for processing the signal produced by a particle detector, said device comprising
  • a conversion unit capable of transforming any current pulse from said detector into a voltage pulse V
  • an analog circuit comprising a charge tank M 2 , a first receiver of electrical charges Di which can be supplied by said charge reservoir M 2 in a controllable manner by means of said voltage V, and a second receiver of electrical charges D 2 which can itself also be supplied by said charge tank M 2 so as to be controllable by means of said voltage V, and
  • said charge reservoir M 2 is isolated from said first charge receptor D ⁇ the charge reservoir M 2 is connected to said second charge receptor D 2 when the voltage V exceeds a first predetermined value V it passes from M 2 to D 2 an electrical charge Q proportional to ( V - Vi) if the voltage V does not exceed a second predetermined value V, or proportional to (V 2 - Vi) if the voltage V exceeds said second value V 2 , the connection between M 2 and D 2 is cut when the voltage V begins to decrease after reaching a maximum value V max , and
  • M 2 is reconnected to D ⁇ which restores in M 2 the charge Q lost.
  • the invention also relates, thirdly, to a device for processing the signal produced by a particle detector, said device being remarkable in that it comprises two circuits similar to that described briefly for the second device, and both receiving the pulse of voltage V from a conversion unit, the parameters of these two circuits being set independently of each other, and an analog subtractor capable of producing an output signal equivalent to the difference Q between the respective analog loads Q 'and Q "transferred to the respective second load receivers D' 2 and D " 2 contained in said circuits.
  • the invention relates, fourthly, to a device for processing the signals produced by a set of particle detectors, said device being remarkable in that at least one of these signals is processed by means of a device such as those briefly described above.
  • the measurements are made by taking and reading, at predetermined times, this analog quantity Q.
  • Q the energy of the photon at the origin of the pulse.
  • Q 2 the photons received since the previous measurement.
  • the invention relates to various apparatuses for analyzing a flow of particles incorporating at least one device such as those described succinctly above.
  • FIG. 1 schematically represents a device according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 1 - Figures 2a to 2d show the main steps in the operation of the device illustrated in Figure 1
  • - Figure 3 shows schematically the relationship between the energy E of an incident photon and the analog quantity Q associated with it , when using the device illustrated in FIG. 1,
  • FIG. 4 schematically represents a device according to a second embodiment of the invention
  • FIGS. 5 and 6 represent the main steps in the operation of the device illustrated in FIG. 4,
  • FIG. 7 shows schematically the relationship between the energy E of an incident photon and the analog quantity Q associated with it, when using the device illustrated in Figure 4,
  • - Figure 8 shows schematically a device according to a third embodiment of the invention.
  • FIGS. 9a to 9d schematically represent the relationship existing between the energy E of an incident photon and the analog quantity Q which is associated with it, when the device illustrated in FIG. 8 is used according to four different settings presented here at title of examples.
  • FIG. 1 represents, according to a first embodiment of the invention, a device 100 intended to process the signals emitted by a photon detector 2.
  • This detector 2 emits, in response to the arrival of a photon on its receiving surface, a current pulse /.
  • this current pulse / is first converted into a voltage pulse V using a conventional adequate unit 1.
  • the resulting signal is then, optionally, stripped of its continuous component using a conventional filtering unit 5. It is recalled that this continuous component corresponds to the average value of the dark current and of the trailing current leaving the detector 2, regardless of this detector.
  • the signal is then processed by the analog circuit 3.
  • the voltage pulse l is directly applied to a diffusion zone D 1? which plays here the role of receiver of electric charges, and with the gate of a transistor “MOS” (initials of “Metal-Oxide-Semiconductor”) M 3 . More precisely, in the embodiment shown, a transistor of “NMOS” type, that is to say with electron conduction, has been chosen for M 3 ; the channel potential at the surface V * of M 3 is therefore here less than V by a certain quantity ⁇ .
  • MOS Metal-Oxide-Semiconductor
  • M 3 and D 1 t there is another diffusion zone D 3 , which plays the role of charge reservoir, and another NMOS transistor M ⁇ whose gate is maintained at a fixed potential ⁇ ⁇ ; the VX channel potential of M ⁇ is less than V, by an amount close to ⁇ .
  • this diffusion zone D 2 is intended to receive the analog charge Q according to the invention.
  • this diffusion zone D 2 is brought for a brief instant to a predetermined fixed potential V R (by closing then opening the switch S).
  • the charge Q accumulated in D 2 then generates a voltage variation which is read by a measuring device 6 (for example a capacitor with voltmeter, or a ballistic galvanometer) delivering the output signal of the device VOut-
  • a measuring device 6 for example a capacitor with voltmeter, or a ballistic galvanometer
  • FIG. 2a shows the values of these potentials in the absence of a pulse coming from the detector 2.
  • the charges located in D 3 can spill into Di, but not into D 2 , due to the potential barrier presented by the channel of M 3 .
  • the potentials of Di namely V
  • M 3 namely
  • the voltage V then decreases, and M 3 immediately forms a potential barrier between D 3 and D 2 , so that no additional charge is poured onto D 2 .
  • the charge Q therefore retains the value it had acquired at the peak of the pulse.
  • FIG. 3 shows the shape of the function Q ( ⁇ (where E is the energy of the incident photon at the origin of the voltage pulse V) associated with the device 100.
  • This curve Q (E) is characterized by a detection threshold Ei corresponding to a voltage pulse whose peak V max is equal to the voltage v Then there is an increasing portion, at least on a photon energy band ⁇ £ ⁇ corresponding to a range of values ⁇ ⁇ ⁇ of V on which the circuit 3 behaves faithfully as described above.
  • FIG. 4 represents, according to a second embodiment of the invention, a device 200 intended to process the signals emitted by a photon detector 2.
  • This device 200 does not differ from the device 100, and more precisely the circuit 7 differs from the circuit 3 only by the replacement of the diffusion zone D 3 by an NMOS transistor M 2 , the gate of which is brought to a fixed potential V 2 .
  • FIG. 5 represents the main stages of the operation of the device illustrated in FIG. 4, for a photon whose energy E is less than E 2 , where E 2 corresponds to a voltage pulse whose peak V max is equal to the voltage V 2 .
  • Steps 6a to 6c are identical to the respective steps 5a to 5c.
  • V max V max
  • the charge deposited in D 2 is equal to Q 2 regardless of the value of this maximum (assumed to be greater than V 2 ).
  • the return to the initial state (FIG. 6a) is analogous to the return to the initial state in the previous devices.
  • FIG. 7 shows the shape of the function Q (E) associated with the device 200.
  • FIG. 8 represents, according to a third embodiment of the invention, a device 300 intended to process the signals emitted by a photon detector 2.
  • This device 300 comprises, in addition to a unit for converting current into voltage 1 and (optionally) a filtering unit 5, two circuits 7 'and 7 "functionally analogous to circuit 7 of the device 200.
  • FIGS. 9a to 9d show the shape of the function Q (E) (where Q is here defined as being equal to (Q'-Q ")) associated with the device 300, for different values of ⁇ , V 2 , Q ' 2 , V, ⁇ 2 , and Q " 2 .
  • FIGS. 1, 4 and 7 are deliberately simple examples of embodiments capable of providing the functions Q (E) illustrated respectively in FIGS. 3, 7 and 9.
  • the person skilled in the art will know how to modify them according to known techniques, in order to bring there secondary advantages such as insensitivity to parasitic noise, a speed of transfer of charges through the device which is sufficiently rapid, or the stability of the current sources, amplifiers or transformers used.
  • a detector which may be either a single detector or an individual pixel within a multipixel detector, that is to say consisting of 'an array or array of pixels.
  • the present invention can be considered as a whole from a different point of view than that presented in the introduction.
  • the multiple examples presented in detail above illustrate the fact that the signal processing according to the invention leads to an analog charge Q which represents, in a predetermined manner, the energy E of the incident photons.
  • the function Q (E) plays the role of a "weighting function” by means of which we can assign, if necessary, a different "weight” to each photon according to its energy. It has also been shown, in the case of the weighting functions presented, how to obtain them concretely by means of devices using conventional analog electronic components.

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Abstract

The invention concerns methods for processing a signal emitted by a particle detector. Said methods are characterised in that they consist in: detecting in said signal the portions where the signal is greater than a predetermined value V1, measuring the maximum value Vmax reached by the signal in each of said portions, and associating with each of said portions an analog quantity Q which, at least in a predetermined range of values ΔV1 of said maximum value Vmax, is an increasing function of (Vmax-V1). The invention is applicable to various devices and appliances implementing said methods.

Description

PROCEDES ET APPAREILS POUR LE TRAITEMENT ANALOGGIQUE DU SIGNAL EMIS PAR UN DETECTUER DE PARTICULES METHODS AND APPARATUS FOR ANALOGUE PROCESSING OF THE SIGNAL EMITTED BY A PARTICLE DETECTOR
La présente invention concerne l'analyse d'un flux de particules reçu par un détecteur de particules pendant un intervalle donné, par exemple dans le but de compter ces particules ou de mesurer leur énergie. Elle concerne plus particulièrement des procédés d'analyse utilisant un traitement analogique du signal émis par ledit détecteur, ainsi que les dispositifs et appareils destinés à mettre en œuvre ces procédés.The present invention relates to the analysis of a flow of particles received by a particle detector during a given interval, for example in order to count these particles or to measure their energy. It relates more particularly to analysis methods using analog processing of the signal emitted by said detector, as well as the devices and apparatuses intended to implement these methods.
Les détecteurs considérés dans la présente invention sont des détecteurs connus, qu'ils soient de type ponctuel ou matriciel, et quelles que soient les matières, semi-conductrices ou autres, qui les composent. Les signaux émis par ces détecteurs peuvent être soit des courants électriques, soit d'une nature physique pouvant être convertie de manière connue en courant électrique. On supposera simplement que la réception d'une particule par le détecteur déclenche un signal de sortie ayant la forme d'une impulsion d'une certaine largeur et dont -l'amplitude maximale est représentative de l'énergie de cette particule.The detectors considered in the present invention are known detectors, whether they are of the point or matrix type, and whatever the materials, semiconductors or others, which compose them. The signals emitted by these detectors can be either electric currents, or of a physical nature which can be converted in known manner into electric current. It will simply be assumed that the reception of a particle by the detector triggers an output signal having the form of a pulse of a certain width and the maximum amplitude of which is representative of the energy of this particle.
L'invention s'applique à tout domaine où l'analyse d'un flux de particules, et notamment leur comptage ou la mesure de leur énergie, peut être utile, par exemple, dans le cas où ces particules sont des photons, en radiologie, en fluoroscopie ou en imagerie vidéo. Elle est particulièrement adaptée aux domaines où l'on recherche un procédé de traitement du signal qui, bien qu'étant de haute qualité (au sens où ledit procédé permet des mesures très exactes du flux), utilise pour ce faire un dispositif peu encombrant ; c'est notamment le cas quand ce dispositif est composé non pas d'un détecteur (pixel) unique, mais d'une matrice de pixels, car la taille de l'électronique utilisée est alors limitée par le pas des pixels.The invention applies to any field where the analysis of a flow of particles, and in particular their counting or the measurement of their energy, can be useful, for example, in the case where these particles are photons, in radiology , fluoroscopy or video imaging. It is particularly suitable for areas where a signal processing method is sought which, although being of high quality (in the sense that said method allows very precise measurements of the flux), uses for this purpose a space-saving device; this is particularly the case when this device is composed not of a single detector (pixel), but of a matrix of pixels, because the size of the electronics used is then limited by the pitch of the pixels.
Dans la suite de la description, pour fixer les idées, on parlera de détection de « photons » (c'est à dire de la mesure de caractéristiques d'un rayonnement électromagnétique), mais on se rendra compte que l'invention est totalement indépendante de la nature des particules détectées. Une cause importante de limitation de la qualité de traitement du signal est le bruit de fond qui est toujours présent dans le courant émis par le détecteur. Ce bruit de fond comprend au moins deux composantes. La première composante est le « courant d'obscurité », c'est-à-dire le courant fluctuant, d'origine thermique, émis par le détecteur, même quand il ne reçoit pas de photons. La seconde composante est le « courant de traînage », c'est- à-dire le courant fluctuant qui se manifeste pendant un certain temps après la réception d'un photon par le détecteur ; dans les détecteurs utilisant des matières semi-conductrices, ce courant de traînage est notamment dû aux défauts cristallins de ces matières.In the following description, to fix the ideas, we will speak of "photon" detection (ie measuring the characteristics of electromagnetic radiation), but we will realize that the invention is completely independent of the nature of the particles detected. An important cause of limitation of the quality of signal processing is the background noise which is always present in the current emitted by the detector. This background noise includes at least two components. The first component is the "dark current", that is to say the fluctuating current, of thermal origin, emitted by the detector, even when it does not receive photons. The second component is the “drag current”, that is to say the fluctuating current which manifests itself for a certain time after the photon has been received by the detector; in detectors using semiconductor materials, this drag current is notably due to the crystal defects of these materials.
Examinons les conséquences de ce bruit de fond sur l'exactitude des mesures effectuées au moyen des procédés connus. Si par exemple on utilise un système de mesure fonctionnant en intégration, au moyen duquel on mesure l'énergie totale du rayonnement reçu par le détecteur pendant une durée prédéterminée, on intègre sur cette durée le courant issu du détecteur. Une représentation fidèle de l'énergie des photons reçus exige alors de prendre en considération tout le courant engendré, y compris les valeurs faibles : l'utilisation d'un seuil de détection de ce courant serait donc nuisible, car causant une perte d'information. Mais le courant mesuré comporte, comme expliqué ci-dessus, une composante due au bruit de fond, à laquelle on ne peut attribuer une valeur exacte en raison des fluctuations dues aux dérives thermiques et au traînage, et en raison du bruit statistique attaché à cette composante. Dans les systèmes connus, on intègre le courant dû au bruit de fond dans la valeur mesurée, et l'on soustrait ensuite, pour obtenir la valeur représentative de l'énergie du rayonnement, une quantité qui n'est qu'une valeur moyenne estimée de l'effet du bruit de fond.Let us examine the consequences of this background noise on the accuracy of the measurements made using known methods. If, for example, a measurement system operating in integration is used, by means of which the total energy of the radiation received by the detector is measured for a predetermined duration, the current from the detector is integrated over this duration. A faithful representation of the energy of the photons received then requires taking into account all the current generated, including the low values: the use of a detection threshold of this current would therefore be harmful, because causing a loss of information . But the measured current has, as explained above, a component due to background noise, to which an exact value cannot be assigned due to the fluctuations due to thermal drifts and drag, and due to the statistical noise attached to this. component. In known systems, the current due to background noise is integrated into the measured value, and a quantity which is only an estimated average value is then subtracted to obtain the value representative of the energy of the radiation. the effect of background noise.
Comme autre exemple, quand on utilise un système de mesure fonctionnant en comptage, au moyen duquel on mesure le nombre de photons d'énergie £ supérieure à un seuil £2 reçus par le détecteur pendant une durée prédéterminée, on déclenche un dispositif adéquat (par exemple une bascule électronique) lorsque le signal dépasse une certaine valeur de seuil correspondant à E2, et l'on réarme ledit dispositif lorsque le signal retombe au- dessous de cette valeur de seuil. Rien n'empêche alors, il est vrai, de placer en sortie du détecteur un système de filtrage de la composante continue du bruit de fond. Mais le problème est qu'on ne peut distinguer une montée de courant due à l'arrivée d'un photon avec la montée de courant engendrée par une fluctuation du bruit de fond, sauf si l'on place ladite valeur de seuil suffisamment haut pour que les fluctuations ne puissent pratiquement jamais la franchir. En outre, dans ces systèmes de mesure classiques, les bascules électroniques ou les dispositifs analogues engendrent des couplages parasites. On ne peut donc en pratique placer ce seuil très bas.As another example, when a measurement system operating by counting is used, by means of which the number of photons of energy £ greater than a threshold £ 2 received by the detector is measured for a predetermined duration, an adequate device is triggered (by example an electronic flip-flop) when the signal exceeds a certain threshold value corresponding to E 2 , and the device is rearmed when the signal drops below this threshold value. Nothing therefore prevents, it is true, from placing at the detector output a system for filtering the DC component of the background noise. But the problem is that we cannot distinguish a rise in current due to the arrival of a photon with the current rise generated by a fluctuation in the background noise, unless the said threshold value is placed sufficiently high so that the fluctuations practically never can cross it. In addition, in these conventional measurement systems, electronic scales or the like generate spurious couplings. We cannot therefore in practice place this very low threshold.
L'invention a donc pour objet des procédés, et des dispositifs relativement compacts mettant en œuvre ces procédés, destinés à diminuer la sensibilité des mesures de flux de particules, d'une part aux fluctuations du bruit de fond présentes dans les signaux émis par les détecteurs, et d'autre part aux perturbations causées par l'électronique de mesure.The invention therefore relates to methods, and relatively compact devices implementing these methods, intended to reduce the sensitivity of the particle flux measurements, on the one hand to the fluctuations of the background noise present in the signals emitted by the detectors, and secondly to disturbances caused by the measurement electronics.
Dans ce but, l'invention propose un procédé de traitement du signal produit par un détecteur de particules, ledit procédé étant remarquable en ce que l'on détecte dans ledit signal les portions où le signal est supérieur à une valeur prédéterminée \ , l'on mesure la valeur maximale Vmaχ atteinte par le signal dans chacune desdites portions, et l'on associe à chacune desdites portions une quantité analogique Q qui, au moins sur une plage de valeurs prédéterminée ΔVi de ladite valeur maximale Vmax, est une fonction croissante, par exemple linéairement, de To this end, the invention provides a method for processing the signal produced by a particle detector, said method being remarkable in that the portions in which the signal is greater than a predetermined value are detected in said signal \, l the maximum value V ma χ reached by the signal in each of said portions is measured, and an analog quantity Q is associated with each of said portions which, at least over a predetermined range of values ΔVi of said maximum value V max , is a increasing function, for example linearly, of
En effet, l'invention exploite le fait que, dans les détecteurs classiques, le « pic » de chaque impulsion de courant causée par une particule incidente est proportionnel à l'énergie de cette particule, ou du moins représentatif de cette énergie (on suppose pour fixer les idées que ladite impulsion prend des valeurs positives : le lecteur transposera facilement les caractéristiques de l'invention au cas où l'on mesure des valeurs négatives). Le procédé selon l'invention ne prend alors en considération que ce pic (sous la forme de Vmax), sans tenir compte de la partie montante et de la partie descendante de chaque impulsion, et encore moins de la valeur du signal entre les impulsions, de sorte que l'effet des fluctuations du bruit de fond n'est ressenti que pendant la courte durée de ces impulsions, au cours desquelles on effectue les mesures. Il en résulte une amélioration sensible de la qualité des mesures par rapport aux procédés classiques.Indeed, the invention exploits the fact that, in conventional detectors, the "peak" of each current pulse caused by an incident particle is proportional to the energy of this particle, or at least representative of this energy (it is assumed to fix the ideas that said impulse takes positive values: the reader will easily transpose the characteristics of the invention in the case where negative values are measured). The method according to the invention then only takes into account this peak (in the form of V max ), without taking into account the rising part and the falling part of each pulse, and even less the value of the signal between the pulses. , so that the effect of background noise fluctuations is not felt only during the short duration of these pulses, during which the measurements are made. This results in a significant improvement in the quality of the measurements compared to conventional methods.
En ce qui concerne le choix pratique du seuil de détection VY il est clair que, pour que ce seuillage soit opérant, la valeur de V doit généralement être choisie supérieure au niveau moyen du bruit de fond (ou doit être choisie positive si l'on filtre en sortie du détecteur la composante continue du bruit de fond). Cela étant, plus la valeur de V est élevée, et plus on s'affranchit des fluctuations du bruit de fond. Mais la présence de ce seuil V- empêche la détection des photons dont l'énergie (le cas échéant) est inférieure à l'énergie Ei associée à une impulsion de tension culminant à Vi ; par conséquent, plus la valeur de Vi sera élevée, et plus grande sera la bande d'énergie pour laquelle des photons d'énergie appartenant à cette bande ne pourront pas être détectés. La valeur de Vi devra donc être choisie judicieusement, sur ces bases, en fonction de l'application considérée.As regards the practical choice of the detection threshold VY, it is clear that, for this thresholding to be effective, the value of V must generally be chosen greater than the average level of the background noise (or must be chosen positive if one filters the DC component of the background noise at the detector output). However, the higher the value of V, the more we are freed from fluctuations in the background noise. But the presence of this threshold V- prevents the detection of photons whose energy (if any) is lower than the energy Ei associated with a voltage pulse peaking at Vi; therefore, the higher the value of Vi, the greater the energy band for which energy photons belonging to this band cannot be detected. The value of Vi must therefore be chosen judiciously, on these bases, according to the application considered.
La variation selon l'invention de la quantité analogique Q sur la plage de valeurs ΔVi permet naturellement de prendre en compte les variations d'énergie des photons reçus, et cela d'une manière qui peut être différente d'une application à l'autre de l'invention. Par exemple, en photométrie, on pourra préférer un comportement linéaire de la quantité analogique Q en fonction de l'énergie E du photon. Pour le comptage de photons, la fonction croissante (mais pas nécessairement linéaire) Q(E) permet de mettre en place un « seuillage progressif » autour d'une énergie prédéterminée, comme expliqué plus bas. Selon des caractéristiques particulières de l'invention, on associe à chacune desdites portions une quantité analogique Q qui est une fonction croissante, par exemple linéaire, de (Vmaχ - Vi) si la valeur maximale Vmax est inférieure à une deuxième valeur prédéterminée V2, et reste constante à sa valeur pour Vmax = V2 si la valeur maximale Vmax est supérieure à cette deuxième valeur \ 2, au moins sur une plage de valeurs prédéterminée AV2 de ladite valeur maximale Vmax. Ces caractéristiques particulières sont très avantageuses quand on applique l'invention au comptage de photons, qui consiste, on le rappelle, à mesurer le nombre de photons d'énergie E supérieure à un seuil E2 reçus par le détecteur pendant une durée prédéterminée. En effet, l'on associera alors à tout photon d'énergie E comprise entre £1 et E2 une quantité analogique Q proportionnelle à (E - E^, et l'on associera à tout photon d'énergie E supérieure à E2 une quantité analogique Q2 proportionnelle à (E2 - Ei). On met en place de la sorte un seuillage progressif autour de E = E2.The variation according to the invention of the analog quantity Q over the range of values ΔVi naturally makes it possible to take into account the variations in energy of the photons received, and this in a way which may be different from one application to another. of the invention. For example, in photometry, we may prefer a linear behavior of the analog quantity Q as a function of the energy E of the photon. For photon counting, the increasing (but not necessarily linear) function Q (E) makes it possible to set up a "progressive thresholding" around a predetermined energy, as explained below. According to particular features of the invention, an analog quantity Q which is an increasing function, for example a linear function, of (V ma χ - Vi) is associated with each of said portions if the maximum value V max is less than a second predetermined value V 2 , and remains constant at its value for V max = V 2 if the maximum value V max is greater than this second value \ 2 , at least over a predetermined range of values AV 2 of said maximum value V max . These particular characteristics are very advantageous when we apply the invention to photon counting, which consists, as we recall, of measuring the number of photons of energy E greater than a threshold E 2 received by the detector for a predetermined period. Indeed, we will then associate with any photon of energy E between £ 1 and E 2 an analog quantity Q proportional to (E - E ^, and we will associate with any photon of energy E greater than E 2 an analog quantity Q 2 proportional to (E 2 - Ei). We thus set up a progressive thresholding around E = E 2 .
Il peut être noté que ce seuillage progressif a comme avantage, par rapport à un seuillage très brutal, de permettre de tenir compte de pics dont l'énergie réelle est minimisée par un niveau instantané particulièrement bas du bruit de fond : en effet, la probabilité pour qu'une particule dont l'énergie apparente (telle que détectée) est inférieure au seuil de comptage que l'on s'est fixé ait tout de même une énergie réelle supérieure à ce seuil est d'autant plus forte que l'écart entre cette énergie apparente et ce seuil de comptage est faible. Ce seuillage progressif peut donc être compris comme l'application à l'énergie apparente des pics observés d'un coefficient de vraisemblance d'autant plus proche de 1 que cette énergie apparente est proche de E2. En réalité le seuil de comptage (au dessus duquel on veut caractériser les particules) est inférieur à E2 (mais il n'est pas nécessaire de le connaître) dans la mesure où il peut y avoir aussi des pics d'énergie apparente supérieure à leur énergie réelle en raison d'un niveau instantané particulièrement haut du bruit de fond : selon cette approche, E2 est le niveau d'énergie pour lequel on estime pouvoir être sûr qu'il s'agit bien, indépendamment de la valeur instantanée du bruit de fond, d'une particule ayant une énergie réelle au moins égale au seuil de comptage précité.It can be noted that this progressive thresholding has the advantage, compared to a very brutal thresholding, of making it possible to take into account peaks whose real energy is minimized by an instantaneously particularly low level of background noise: in fact, the probability so that a particle whose apparent energy (as detected) is lower than the counting threshold that one has set has all the same a real energy higher than this threshold is all the greater as the difference between this apparent energy and this counting threshold is low. This progressive thresholding can therefore be understood as the application to the apparent energy of the observed peaks of a likelihood coefficient all the closer to 1 as this apparent energy is close to E 2 . In reality the counting threshold (above which we want to characterize the particles) is less than E 2 (but it is not necessary to know it) insofar as there may also be peaks of apparent energy greater than their real energy due to a particularly high instantaneous level of background noise: according to this approach, E 2 is the energy level for which we believe we can be sure that it is indeed, regardless of the instantaneous value of background noise, of a particle having a real energy at least equal to the above-mentioned counting threshold.
Ce seuillage progressif permet en outre de tenir compte de ce que, dans l'analyse d'un phénomène physique, la transition en énergie entre les particules significatives et celles qui ne le sont pas n'est pas nécessairement brutale, les particules d'énergie proche du seuil pouvant contribuer au phénomène que l'on cherche à caractériser ; le seuillage progressif peut alors s'analyser comme l'affectation d'un coefficient d'efficacité des pics d'autant plus proche de 1 que le niveau d'énergie est proche de E2.This progressive thresholding also makes it possible to take account of the fact that, in the analysis of a physical phenomenon, the energy transition between the significant particles and those which are not it is not necessarily brutal, the energy particles close to the threshold that can contribute to the phenomenon that we are trying to characterize; progressive thresholding can then to be analyzed as the assignment of a coefficient of efficiency of the peaks all the closer to 1 as the energy level is close to E 2 .
Ces deux approches peuvent bien sûr se combiner, et le choix des seuils et de la pente de la portion croissante permet de tenir compte au mieux de ce que l'on veut caractériser ; ce choix peut se faire par exemple suite à des tests effectués dans des conditions précisément connues. Il faut bien comprendre ici que la forme linéaire d'une telle courbe croissante est particulièrement pratique, notamment en raison du faible nombre de coefficients à choisir, mais que d'autres formes sont possibles, pour tenir compte au mieux des résultats que l'on attend du seuillage progressifThese two approaches can of course be combined, and the choice of thresholds and the slope of the increasing portion makes it possible to take into account as well as possible what one wants to characterize; this choice can be made for example following tests carried out under precisely known conditions. It should be clearly understood here that the linear form of such an increasing curve is particularly practical, in particular because of the small number of coefficients to be chosen, but that other forms are possible, in order to take the results into account as best as possible. waits for progressive thresholding
Ce seuillage progressif permet de disposer le niveau au-dessus duquel on mesure le signal très près du niveau du bruit de fond : en effet, on applique aux pics faibles un coefficient de vraisemblance faible mais non nul tenant compte de la probabilité de ce que ce pic faible soit représentatif non pas d'une fluctuation du bruit de fond mais d'une particule dont on souhaite tenir compte.This progressive thresholding makes it possible to have the level above which the signal is measured very close to the level of background noise: in fact, a weak but not zero likelihood coefficient is applied to weak peaks taking into account the probability that this weak peak is representative not of a fluctuation of the background noise but of a particle which one wishes to take into account.
On voit donc que, par rapport aux procédés classiques, l'invention permet avantageusement de compter des photons avec une grande exactitude même quand l'énergie E2 est très basse. Un avantage supplémentaire est l'absence de signaux parasites du type de ceux engendrés, dans les compteurs classiques à bascule, par les commutations de cette bascule associées à l'incrémentation du compteur.It can therefore be seen that, compared with conventional methods, the invention advantageously makes it possible to count photons with great accuracy even when the energy E 2 is very low. An additional advantage is the absence of parasitic signals of the type of those generated in conventional flip-flop counters by the switching of this flip-flop associated with the incrementation of the counter.
Selon des caractéristiques encore plus particulières de l'invention, on associe à chacune desdites portions une quantité analogique Q qui est une fonction croissante de (Vmaχ - Vi) si la valeur maximale Vma est inférieure à une deuxième valeur prédéterminée V2, reste constante à sa valeur pour Vma = V2 si la valeur maximale Vmax est comprise entre cette deuxième valeur V2 et une troisième valeur prédéterminée V3, et est une fonction décroissante de Vmax si la valeur maximale Vmax est supérieure à cette troisième valeur V3, au moins sur une plage de valeurs prédéterminée ΔV3 de ladite valeur maximale Vmax. Grâce à ces dispositions, on pourra obtenir notamment une fonctionAccording to even more particular features of the invention, an analog quantity Q which is an increasing function of (V ma χ - Vi) is associated with each of said portions if the maximum value V ma is less than a second predetermined value V 2 , remains constant at its value for V ma = V 2 if the maximum value V max is between this second value V 2 and a third predetermined value V 3 , and is a decreasing function of V max if the maximum value V max is greater than this third value V 3 , at least over a predetermined range of values ΔV 3 of said maximum value V max . Thanks to these provisions, it will be possible in particular to obtain a function
Q(E) en forme de dent, ou bien approchant une Gaussienne. On pourra ainsi privilégier, dans le rayonnement reçu, les photons appartenant à une bande relativement étroite d'énergie, ces photons étant particulièrement significatifs dans le cadre de l'application envisagée.Q (E) shaped like a tooth, or approaching a Gaussian. We can thus favor, in the received radiation, photons belonging to a relatively narrow band of energy, these photons being particularly significant in the context of the envisaged application.
Selon un autre aspect, l'invention concerne divers dispositifs.According to another aspect, the invention relates to various devices.
Elle concerne ainsi, premièrement, un dispositif de traitement du signal produit par un détecteur de particules, ledit dispositif comprenantIt thus relates, firstly, to a device for processing the signal produced by a particle detector, said device comprising
- une unité de conversion capable de transformer toute impulsion de courant issue dudit détecteur en une impulsion de tension V,a conversion unit capable of transforming any current pulse from said detector into a voltage pulse V,
- un circuit analogique comportant un réservoir de charges électriques D3, un premier récepteur de charges électriques D^ pouvant être alimenté par ledit réservoir de charges D3 de manière commandable au moyen de ladite tension V, et un second récepteur de charges électriques D2 pouvant lui aussi être alimenté par ledit réservoir de charges D3 de manière commandable au moyen de ladite tension V, etan analog circuit comprising a reservoir of electrical charges D 3 , a first receiver of electrical charges D ^ which can be supplied by said reservoir of charges D 3 in a controllable manner by means of said voltage V, and a second receiver of electrical charges D 2 can also be supplied by said charge tank D 3 in a controllable manner by means of said voltage V, and
- un appareil de mesure de la charge électrique Q contenue dans ledit second récepteur de charges D2, ledit circuit analogique étant conçu de manière à ce que chaque impulsion de tension V produise successivement au sein dudit dispositif les effets suivants : ledit réservoir de charges D3 est isolé dudit premier récepteur de charges Di, le réservoir de charges D3 est connecté audit second récepteur de charges D2 quand la tension V dépasse une valeur prédéterminée V^ il passe de D3 à D2 une charge électrique Q qui est une fonction croissante de (V - Vi), la connexion entre D3 et D2 est coupée quand la tension V commence à décroître après avoir atteint une valeur maximale Vmax, etan apparatus for measuring the electric charge Q contained in said second charge receiver D 2 , said analog circuit being designed so that each voltage pulse V successively produces within said device the following effects: said charge reservoir D 3 is isolated from said first charge receptor Di, the charge reservoir D 3 is connected to said second charge receptor D 2 when the voltage V exceeds a predetermined value V ^ it passes from D 3 to D 2 an electrical charge Q which is a increasing function of (V - Vi), the connection between D 3 and D 2 is cut when the voltage V begins to decrease after reaching a maximum value V max , and
D3 est reconnecté à D. qui restaure dans D3 la charge Q perdue. L'invention concerne aussi, deuxièmement, un dispositif de traitement du signal produit par un détecteur de particules, ledit dispositif comprenantD 3 is reconnected to D. who restores in D 3 the charge Q lost. The invention also relates, secondly, to a device for processing the signal produced by a particle detector, said device comprising
- une unité de conversion capable de transformer toute impulsion de courant issue dudit détecteur en une impulsion de tension V,a conversion unit capable of transforming any current pulse from said detector into a voltage pulse V,
- un circuit analogique comportant un réservoir de charges M2, un premier récepteur de charges électriques Di pouvant être alimenté par ledit réservoir de charges M2 de manière commandable au moyen de ladite tension V, et un second récepteur de charges électriques D2 pouvant lui aussi être alimenté par ledit réservoir de charges M2 de manière commandable au moyen de ladite tension V, etan analog circuit comprising a charge tank M 2 , a first receiver of electrical charges Di which can be supplied by said charge reservoir M 2 in a controllable manner by means of said voltage V, and a second receiver of electrical charges D 2 which can itself also be supplied by said charge tank M 2 so as to be controllable by means of said voltage V, and
- un appareil de mesure de la charge électrique Q contenue dans ledit second récepteur de charges D2, ledit circuit analogique étant conçu de manière à ce que chaque impulsion de tension V produise successivement au sein dudit dispositif les effets suivants : ledit réservoir de charges M2 est isolé dudit premier récepteur de charges D^ le réservoir de charges M2 est connecté audit second récepteur de charges D2 quand la tension V dépasse une première valeur prédéterminée V il passe de M2 à D2 une charge électrique Q proportionnelle à (V - Vi) si la tension V ne dépasse pas une deuxième valeur prédéterminée V , ou proportionnelle à (V2 - Vi) si la tension V dépasse ladite deuxième valeur V2, la connexion entre M2 et D2 est coupée quand la tension V commence à décroître après avoir atteint une valeur maximale Vmax, etan apparatus for measuring the electric charge Q contained in said second charge receiver D 2 , said analog circuit being designed so that each voltage pulse V successively produces within said device the following effects: said charge reservoir M 2 is isolated from said first charge receptor D ^ the charge reservoir M 2 is connected to said second charge receptor D 2 when the voltage V exceeds a first predetermined value V it passes from M 2 to D 2 an electrical charge Q proportional to ( V - Vi) if the voltage V does not exceed a second predetermined value V, or proportional to (V 2 - Vi) if the voltage V exceeds said second value V 2 , the connection between M 2 and D 2 is cut when the voltage V begins to decrease after reaching a maximum value V max , and
M2 est reconnecté à D^ qui restaure dans M2 la charge Q perdue.M 2 is reconnected to D ^ which restores in M 2 the charge Q lost.
L'invention concerne aussi, troisièmement, un dispositif de traitement du signal produit par un détecteur de particules, ledit dispositif étant remarquable en ce qu'il comprend deux circuits analogues à celui décrit succinctement pour le deuxième dispositif, et recevant tous deux l'impulsion de tension V issue d'une unité de conversion, les paramètres de ces de.ux circuits étant réglés indépendamment l'un de l'autre, et un soustracteur analogique capable de produire un signal de sortie équivalent à la différence Q entre les charges analogiques respectives Q' et Q" transférées sur les seconds récepteurs de charge respectifs D'2 et D"2 contenus dans lesdits circuits. Enfin, l'invention concerne, quatrièmement, un dispositif de traitement des signaux produits par un ensemble de détecteurs de particules, ledit dispositif étant remarquable en ce qu'au moins l'un de ces signaux est traité au moyen d'un dispositif tel que ceux décrits succinctement ci-dessus.The invention also relates, thirdly, to a device for processing the signal produced by a particle detector, said device being remarkable in that it comprises two circuits similar to that described briefly for the second device, and both receiving the pulse of voltage V from a conversion unit, the parameters of these two circuits being set independently of each other, and an analog subtractor capable of producing an output signal equivalent to the difference Q between the respective analog loads Q 'and Q "transferred to the respective second load receivers D' 2 and D " 2 contained in said circuits. Finally, the invention relates, fourthly, to a device for processing the signals produced by a set of particle detectors, said device being remarkable in that at least one of these signals is processed by means of a device such as those briefly described above.
Pour chacun de ces dispositifs, les mesures s'effectuent en prélevant et lisant, à des moments prédéterminés, cette quantité analogique Q. Comme elle dépend de Vmax, elle représente bien l'énergie du photon à l'origine de l'impulsion. En particulier, pour compter les photons reçus depuis la mesure précédente, il suffit de diviser Q par Q2.For each of these devices, the measurements are made by taking and reading, at predetermined times, this analog quantity Q. As it depends on V max , it well represents the energy of the photon at the origin of the pulse. In particular, to count the photons received since the previous measurement, it suffices to divide Q by Q 2 .
Les avantages offerts par ces dispositifs sont donc essentiellement les mêmes que ceux offerts par les procédés selon l'invention, mais on notera de surcroît qu'ils peuvent facilement être réalisés au moyen de composants à semi-conducteurs classiques, comme on le montrera dans la description détaillée ci-dessous, d'où le faible encombrement de ces dispositifs, ainsi qu'un faible coût de construction. Ces qualités résultent notamment du fait que le traitement selon l'invention du signal issu du détecteur est purement analogique. Naturellement, dans certaines applications, il pourra s'avérer utile de connecter à un dispositif selon l'invention un convertisseur analogique- numérique pour pouvoir traiter numériquement les informations obtenues, surtout si les contraintes de coût et d'encombrement sont secondaires dans le cadre de l'application envisagée.The advantages offered by these devices are therefore essentially the same as those offered by the methods according to the invention, but it will further be noted that they can easily be achieved by means of conventional semiconductor components, as will be shown in the detailed description below, hence the small footprint of these devices, as well as a low construction cost. These qualities result in particular from the fact that the processing according to the invention of the signal from the detector is purely analog. Naturally, in certain applications, it may prove useful to connect an analog-digital converter to a device according to the invention in order to be able to digitally process the information obtained, especially if the constraints of cost and bulk are secondary in the context of the intended application.
Enfin, l'invention vise divers appareils d'analyse d'un flux de particules incorporant au moins un dispositif tel que ceux décrits succinctement ci-dessus.Finally, the invention relates to various apparatuses for analyzing a flow of particles incorporating at least one device such as those described succinctly above.
D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée, que l'on trouvera ci-dessous, de modes particuliers de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs. Cette description se réfère aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente de façon schématique un dispositif conforme à un premier mode de réalisation de l'invention,Other aspects and advantages of the invention will appear on reading the detailed description, which will be found below, of particular embodiments given by way of nonlimiting examples. This description refers to the attached drawings, in which: FIG. 1 schematically represents a device according to a first embodiment of the invention,
- les figures 2a à 2d représentent les étapes principales du fonctionnement du dispositif illustré sur la figure 1 , - la figure 3 représente de façon schématique la relation existant entre l'énergie E d'un photon incident et la quantité analogique Q qui lui est associée, quand on utilise le dispositif illustré sur la figure 1 ,- Figures 2a to 2d show the main steps in the operation of the device illustrated in Figure 1, - Figure 3 shows schematically the relationship between the energy E of an incident photon and the analog quantity Q associated with it , when using the device illustrated in FIG. 1,
- la figure 4 représente de façon schématique un dispositif conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention, - les figures 5 et 6 représentent les étapes principales du fonctionnement du dispositif illustré sur la figure 4,FIG. 4 schematically represents a device according to a second embodiment of the invention, FIGS. 5 and 6 represent the main steps in the operation of the device illustrated in FIG. 4,
- la figure 7 représente de façon schématique la relation existant entre l'énergie E d'un photon incident et la quantité analogique Q qui lui est associée, quand on utilise le dispositif illustré sur la figure 4, - la figure 8 représente de façon schématique un dispositif conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention, et- Figure 7 shows schematically the relationship between the energy E of an incident photon and the analog quantity Q associated with it, when using the device illustrated in Figure 4, - Figure 8 shows schematically a device according to a third embodiment of the invention, and
- les figures 9a à 9d représentent de façon schématique la relation existant entre l'énergie E d'un photon incident et la quantité analogique Q qui lui est associée, quand on utilise le dispositif illustré sur la figure 8 selon quatre réglages différents présentés ici à titre d'exemples.FIGS. 9a to 9d schematically represent the relationship existing between the energy E of an incident photon and the analog quantity Q which is associated with it, when the device illustrated in FIG. 8 is used according to four different settings presented here at title of examples.
La figure 1 représente, selon un premier mode de réalisation de l'invention, un dispositif 100 destiné à traiter les signaux émis par un détecteur de photons 2.FIG. 1 represents, according to a first embodiment of the invention, a device 100 intended to process the signals emitted by a photon detector 2.
Ce détecteur 2 émet, en réponse à l'arrivée d'un photon sur sa surface réceptrice, une impulsion de courant /. Selon l'invention, on convertit d'abord cette impulsion de courant / en une impulsion de tension V à l'aide d'une unité adéquate classique 1.This detector 2 emits, in response to the arrival of a photon on its receiving surface, a current pulse /. According to the invention, this current pulse / is first converted into a voltage pulse V using a conventional adequate unit 1.
Le signal résultant est ensuite, optionnellement, débarrassé de sa composante continue à l'aide d'une unité de filtrage classique 5. On rappelle que cette composante continue correspond à la valeur moyenne du courant d'obscurité et du courant de traînage sortant du détecteur 2, quel que soit ce détecteur. Le signal est alors traité par le circuit analogique 3. L'impulsion de tension l est directement appliquée à une zone de diffusion D1 ? qui joue ici le rôle de récepteur de charges électriques, et à la grille d'un transistor « MOS » (initiales de « Métal-Oxyde-Semi-conducteur ») M3. Plus précisément, dans le mode de réalisation représenté, on a choisi pour M3 un transistor de type « NMOS », c'est-à-dire à conduction par électrons ; le potentiel de canal en surface V* de M3 est donc ici inférieur à V d'une certaine quantité ε.The resulting signal is then, optionally, stripped of its continuous component using a conventional filtering unit 5. It is recalled that this continuous component corresponds to the average value of the dark current and of the trailing current leaving the detector 2, regardless of this detector. The signal is then processed by the analog circuit 3. The voltage pulse l is directly applied to a diffusion zone D 1? which plays here the role of receiver of electric charges, and with the gate of a transistor “MOS” (initials of “Metal-Oxide-Semiconductor”) M 3 . More precisely, in the embodiment shown, a transistor of “NMOS” type, that is to say with electron conduction, has been chosen for M 3 ; the channel potential at the surface V * of M 3 is therefore here less than V by a certain quantity ε.
Entre M3 et D1 t on trouve une autre zone de diffusion D3, qui joue le rôle de réservoir de charges, et un autre transistor NMOS M^ dont la grille est maintenue à un potentiel fixe \ ι ; le potentiel de canal VX de M^ est inférieur à V, d'une quantité proche de ε.Between M 3 and D 1 t there is another diffusion zone D 3 , which plays the role of charge reservoir, and another NMOS transistor M ^ whose gate is maintained at a fixed potential \ ι; the VX channel potential of M ^ is less than V, by an amount close to ε.
On trouve enfin, après le transistor M3, une dernière zone de diffusion D2, qui est destinée à recevoir la charge analogique Q selon l'invention. Pour effectuer une mesure, on porte pendant un bref instant cette zone de diffusion D2 à un potentiel fixe prédéterminé VR (en fermant puis en ouvrant l'interrupteur S). La charge Q accumulée dans D2 engendre alors une variation de tension qui est lue par un appareil de mesure 6 (par exemple un condensateur avec voltmètre, ou un galvanomètre balistique) délivrant le signal de sortie du dispositif VOut-Finally, after the transistor M 3 , there is a last diffusion zone D 2 , which is intended to receive the analog charge Q according to the invention. To make a measurement, this diffusion zone D 2 is brought for a brief instant to a predetermined fixed potential V R (by closing then opening the switch S). The charge Q accumulated in D 2 then generates a voltage variation which is read by a measuring device 6 (for example a capacitor with voltmeter, or a ballistic galvanometer) delivering the output signal of the device VOut-
La figure 2 représente les étapes principales du fonctionnement du dispositif illustré sur la figure 1 , en montrant de manière schématique, pour chaque étape, la relation entre les potentiels de Di, D2, D3, et des canaux de Mi et M3, dans le cas où l'on choisit la valeur de Vi de telle manière que la valeur de VX = Vi - ε soit supérieure à la valeur moyenne du bruit de fond, dans le dispositif 100 sans unité de filtrage 5 (ou soit positive, si on incorpore une telle unité 5).FIG. 2 represents the main stages of the operation of the device illustrated in FIG. 1, showing schematically, for each stage, the relationship between the potentials of Di, D 2 , D 3 , and of the channels of Mi and M 3 , in the case where the value of Vi is chosen so that the value of VX = Vi - ε is greater than the average value of the background noise, in the device 100 without filter unit 5 (or is positive, if one incorporates such a unit 5).
La figure 2a montre les valeurs de ces potentiels en l'absence d'impulsion provenant du détecteur 2. On voit notamment que les charges situées dans D3 peuvent se déverser dans Di, mais pas dans D2, en raison de la barrière de potentiel présentée par le canal de M3. Suite à la réception d'un photon par le détecteur (ou du fait d'une fluctuation du bruit de fond), les potentiels de Di (à savoir V) et de M3 (à savoirFIG. 2a shows the values of these potentials in the absence of a pulse coming from the detector 2. We see in particular that the charges located in D 3 can spill into Di, but not into D 2 , due to the potential barrier presented by the channel of M 3 . Following the reception of a photon by the detector (or due to a fluctuation of the background noise), the potentials of Di (namely V) and M 3 (namely
\ = V - ε) augmentent de conserve. Si l'impulsion est suffisamment forte, on atteint l'étape illustrée sur la figure 2b, où la communication entre D3 et D^ se coupe.\ = V - ε) increase canned. If the pulse is strong enough, the step illustrated in FIG. 2b is reached, where the communication between D 3 and D ^ cuts off.
Si l'impulsion est suffisamment forte, on atteint ensuite l'étape illustrée sur la figure 2c, où les charges contenues dans D3 peuvent commencer à se déverser dans D2. La quantité de charges ainsi déversée pour une tension a donnée dépend de la capacité parasite de D3. Quand l'impulsion V atteint son maximum Vmax (figure 2d), la charge déversée sur D2 a atteint une certaine valeur Q.If the pulse is strong enough, we then reach the step illustrated in FIG. 2c, where the charges contained in D 3 can start to pour into D 2 . The quantity of charges thus discharged for a given voltage depends on the parasitic capacity of D 3 . When the pulse V reaches its maximum V max (FIG. 2d), the charge discharged onto D 2 has reached a certain value Q.
La tension V décroît ensuite, et M3 forme immédiatement une barrière de potentiel entre D3 et D2, de sorte qu'il ne se déverse pas de charge supplémentaire sur D2. La charge Q conserve donc bien la valeur qu'elle avait acquise au pic de l'impulsion.The voltage V then decreases, and M 3 immediately forms a potential barrier between D 3 and D 2 , so that no additional charge is poured onto D 2 . The charge Q therefore retains the value it had acquired at the peak of the pulse.
L'on revient enfin dans la situation de la figure 2a jusqu'à l'arrivée d'une nouvelle impulsion. On veillera, compte tenu de la fréquence pratique d'arrivée des photons, à ce que la recharge de D3 à partir de Di soit suffisamment rapide pour que le dispositif soit prêt pour cette nouvelle impulsion.Finally, we return to the situation in FIG. 2a until the arrival of a new pulse. Care will be taken, taking into account the practical frequency of arrival of photons, that the recharging of D 3 from Di is fast enough for the device to be ready for this new pulse.
La figure 3 montre l'allure de la fonction Q(^ (où E est l'énergie du photon incident à l'origine de l'impulsion de tension V) associée au dispositif 100. Cette courbe Q(E) se caractérise par un seuil de détection Ei correspondant à une impulsion de tension dont le pic Vmax est égal à la tension v On observe ensuite une portion croissante, au moins sur une bande d'énergie des photons Δ£ι correspondant à une plage de valeurs Δ\Λ de V sur laquelle le circuit 3 se comporte fidèlement de la manière décrite ci-dessus.FIG. 3 shows the shape of the function Q (^ (where E is the energy of the incident photon at the origin of the voltage pulse V) associated with the device 100. This curve Q (E) is characterized by a detection threshold Ei corresponding to a voltage pulse whose peak V max is equal to the voltage v Then there is an increasing portion, at least on a photon energy band Δ £ ι corresponding to a range of values Δ \ Λ of V on which the circuit 3 behaves faithfully as described above.
Au cas où il importe, pour l'application envisagée, de disposer d'une croissance linéaire, on pourra, par exemple, remplacer la zone de diffusion D3 par un transistor NMOS dont la grille sera polarisée à un potentiel supérieur à la plus grande valeur attendue pour Vmax ; ou bien on pourra connecter à la zone de diffusion D3 l'armature d'un condensateur dont l'autre armature est polarisée à un potentiel fixe.If it is important, for the envisaged application, to have a linear growth, one could, for example, replace the diffusion zone D 3 by an NMOS transistor whose gate will be polarized at a potential greater than the greatest expected value for V max ; or we can connect to the diffusion zone D 3 the armature of a capacitor, the other armature of which is biased at a fixed potential.
La figure 4 représente, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, un dispositif 200 destiné à traiter les signaux émis par un détecteur de photons 2.FIG. 4 represents, according to a second embodiment of the invention, a device 200 intended to process the signals emitted by a photon detector 2.
Ce dispositif 200 ne diffère du dispositif 100, et plus précisément le circuit 7 ne diffère du circuit 3, que par le remplacement de la zone de diffusion D3 par un transistor NMOS M2, dont la grille est portée à un potentiel fixe V2.This device 200 does not differ from the device 100, and more precisely the circuit 7 differs from the circuit 3 only by the replacement of the diffusion zone D 3 by an NMOS transistor M 2 , the gate of which is brought to a fixed potential V 2 .
La figure 5 représente les étapes principales du fonctionnement du dispositif illustré sur la figure 4, pour un photon dont l'énergie E est inférieure à E2, où E2 correspond à une impulsion de tension dont le pic Vmax est égal à la tension V2.FIG. 5 represents the main stages of the operation of the device illustrated in FIG. 4, for a photon whose energy E is less than E 2 , where E 2 corresponds to a voltage pulse whose peak V max is equal to the voltage V 2 .
Le fonctionnement du dispositif dans ce cas est tout à fait analogue au fonctionnement décrit en référence à la figure 2. Il est vrai que dans le présent dispositif, quand E est supérieure à £1 (la valeur qui correspond à une impulsion de tension dont le pic Vmax est égal à la tension VP), on atteint un stade (à partir de la figure 5b) où l'on isole une certaine charge Q2 dans le canal de M2, ce qui n'était pas le cas avec le dispositif de la figure 1 ; mais la valeur de cette charge Q2 n'a aucun effet sur le fonctionnement du présent dispositif si E est inférieure à E2.The operation of the device in this case is entirely analogous to the operation described with reference to FIG. 2. It is true that in the present device, when E is greater than £ 1 (the value which corresponds to a voltage pulse whose peak V max is equal to the voltage VP), a stage is reached (from FIG. 5b) where a certain charge Q 2 is isolated in the channel of M 2 , which was not the case with the device of Figure 1; but the value of this charge Q 2 has no effect on the operation of the present device if E is less than E 2 .
Examinons donc, à l'aide de la figure 6, les étapes principales du fonctionnement du dispositif 200 pour un photon dont l'énergie E est supérieure à ladite valeur E .Let us therefore examine, with the aid of FIG. 6, the main stages in the operation of the device 200 for a photon whose energy E is greater than said value E.
Les étapes 6a à 6c sont identiques aux étapes respectives 5a à 5c. Ensuite la charge Q2 se déverse comme précédemment de M2 vers D2, mais, quand V continue à croître, on atteint un stade (V* > V2 *, où V2 * = V2 - ε, et donc V > V2) où cette charge est épuisée. Quand donc la tension V atteint son maximum Vmax (figure 6d), la charge déposée dans D2 est égale à Q2 indépendamment de la valeur de ce maximum (supposé supérieur à V2). Le retour à l'état initial (figure 6a) est analogue au retour à l'état initial dans les dispositifs précédents. La figure 7 montre l'allure de la fonction Q(E) associée au dispositif 200.Steps 6a to 6c are identical to the respective steps 5a to 5c. Then the charge Q 2 flows as before from M 2 to D 2 , but, when V continues to grow, we reach a stage (V * > V 2 * , where V 2 * = V 2 - ε, and therefore V> V 2 ) where this charge is exhausted. When therefore the voltage V reaches its maximum V max (FIG. 6d), the charge deposited in D 2 is equal to Q 2 regardless of the value of this maximum (assumed to be greater than V 2 ). The return to the initial state (FIG. 6a) is analogous to the return to the initial state in the previous devices. FIG. 7 shows the shape of the function Q (E) associated with the device 200.
Cette courbe Q(E) se caractérise par un seuil de détection E1 f suivi d'une portion croissante dont la pente est déterminée par la capacité de M2. Ensuite, la fonction reste constante à la valeur Q2 = Q(E2), au moins sur une bande d'énergie des photons ΔE2 correspondant à une plage de valeurs ΔV2 de V au-dessus de V2, sur laquelle le circuit 7 se comporte fidèlement de la manière décrite ci-dessus.This curve Q (E) is characterized by a detection threshold E 1 f followed by an increasing portion whose slope is determined by the capacity of M 2 . Then, the function remains constant at the value Q 2 = Q (E 2 ), at least over an energy band of the photons ΔE 2 corresponding to a range of values ΔV 2 of V above V 2 , over which the circuit 7 behaves faithfully as described above.
La figure 8 représente, selon un troisième mode de réalisation de l'invention, un dispositif 300 destiné à traiter les signaux émis par un détecteur de photons 2.FIG. 8 represents, according to a third embodiment of the invention, a device 300 intended to process the signals emitted by a photon detector 2.
Ce dispositif 300 comprend, outre une unité de conversion du courant en tension 1 et (optionnellement) une unité de filtrage 5, deux circuits 7' et 7" fonctionnellement analogues au circuit 7 du dispositif 200. Les charges Q' et Q" cumulées respectivement sur D'2 et D"2 produisent, après mesure dans les unités 6' et 6", des signaux de sortie respectifs Vout et V"out qui sont envoyés vers un soustracteur analogique 4, de sorte que le signal de sortie du dispositif 300 est Vout = Vom - V"ou{.This device 300 comprises, in addition to a unit for converting current into voltage 1 and (optionally) a filtering unit 5, two circuits 7 'and 7 "functionally analogous to circuit 7 of the device 200. The charges Q' and Q" respectively accumulated on D ' 2 and D " 2 produce, after measurement in units 6' and 6", respective output signals V or t and V " out which are sent to an analog subtractor 4, so that the output signal from device 300 is V out = Vom - V " or { .
Les figures 9a à 9d montrent l'allure de la fonction Q(E) (où Q est ici définie comme étant égale à (Q'-Q")) associée au dispositif 300, pour différentes valeurs de \ , V2, Q'2, V , Ψ2, et Q"2.FIGS. 9a to 9d show the shape of the function Q (E) (where Q is here defined as being equal to (Q'-Q ")) associated with the device 300, for different values of \, V 2 , Q ' 2 , V, Ψ 2 , and Q " 2 .
Dans le cas de la figure 9a, on prend pour Q'2 et Q"2 une valeur commune (appelée Qo), et des capacités égales pour M'2 et M "2 (de manière à obtenir des pentes égales dans la partie croissante des fonctions Q fΞ) et Q"(E)), et de plus : V = V2. On obtient alors une courbe Q(E) triangulaire.In the case of figure 9a, one takes for Q ' 2 and Q " 2 a common value (called Qo), and equal capacities for M' 2 and M" 2 (so as to obtain equal slopes in the increasing part of the functions Q fΞ) and Q "(E)), and moreover: V = V 2. We then obtain a triangular curve Q (E).
On peut souhaiter élargir le sommet de cette courbe, de manière à ce qu'elle ressemble plus à une dent, ou à une Gaussienne. Pour ce faire (figure 9b), il suffit de prendre V > V2.We may wish to widen the top of this curve, so that it looks more like a tooth, or a Gaussian. To do this (Figure 9b), simply take V> V 2 .
En prenant Q'2 supérieure à Q"2 (figure 9c), on obtient un créneau qui maintient une valeur non nulle de Q au-delà de E = E'2. En prenant des capacités différentes pour M'2 et M "2 (figure 9d), on obtient des pentes asymétriques pour la partie croissante et la partie décroissante de Q(E).By taking Q ′ 2 greater than Q ″ 2 (FIG. 9c), we obtain a slot which maintains a non-zero value of Q beyond E = E ′ 2 . By taking different capacities for M ' 2 and M " 2 (Figure 9d), we obtain asymmetrical slopes for the increasing part and the decreasing part of Q (E).
Sur la base de ces quelques exemples, l'homme du métier saura aisément choisir parmi les nombreux réglages de paramètres possibles afin d'obtenir la fonction Q(£) souhaitable en fonction de l'application considérée, parmi une large gamme de formes fonctionnelles possibles.On the basis of these few examples, a person skilled in the art will easily be able to choose from the many possible parameter settings in order to obtain the desirable function Q (£) according to the application considered, from a wide range of possible functional forms. .
Par ailleurs, il va de soi que les dispositifs illustrés sur les figures 1 , 4 et 7 sont des exemples délibérément simples de réalisations capables de fournir les fonctions Q(E) illustrées respectivement sur les figures 3, 7 et 9. En pratique, l'homme du métier saura les modifier selon des techniques connues, pour y apporter des avantages secondaires tels que l'insensibilité aux bruits parasites, une vitesse de transfert des charges à travers le dispositif qui soit suffisamment rapide, ou la stabilité des sources de courant, amplificateurs ou transformateurs utilisés.Furthermore, it goes without saying that the devices illustrated in FIGS. 1, 4 and 7 are deliberately simple examples of embodiments capable of providing the functions Q (E) illustrated respectively in FIGS. 3, 7 and 9. In practice, the the person skilled in the art will know how to modify them according to known techniques, in order to bring there secondary advantages such as insensitivity to parasitic noise, a speed of transfer of charges through the device which is sufficiently rapid, or the stability of the current sources, amplifiers or transformers used.
De plus, pour fixer les idées, on a fait, dans la description ci-dessus, l'hypothèse que l'impulsion de tension en sortie du convertisseur courant/tension est positive. Dans le cas d'impulsions négatives, l'homme du métier saura sans peine adapter les dispositifs décrits, par exemple en remplaçant les transistors NMOS par des transistors « PMOS » (à conduction par trous).In addition, to fix the ideas, we made, in the description above, the assumption that the voltage pulse at the output of the current / voltage converter is positive. In the case of negative pulses, those skilled in the art will be able to adapt the devices described without difficulty, for example by replacing the NMOS transistors with “PMOS” transistors (with hole conduction).
On a décrit ci-dessus l'invention en faisant référence à la charge analogique Q cumulée sur un détecteur qui peut être soit un détecteur unique, soit un pixel individuel au sein d'un détecteur multipixels, c'est-à-dire constitué d'une matrice ou d'une barrette de pixels.The invention has been described above with reference to the analog charge Q accumulated on a detector which may be either a single detector or an individual pixel within a multipixel detector, that is to say consisting of 'an array or array of pixels.
Dans le cas d'un détecteur multipixel, rien n'empêche bien sûr, en cas de besoin, de sommer les charges analogiques cumulées sur plusieurs de ces pixels. Cette sommation offre par exemple un avantage particulier dans le cas du comptage, si l'on suppose que l'énergie des photons à compter est, comme c'est souvent le cas, comprise dans une bande relativement étroite située légèrement au-dessus d'un seuil de comptage E2. La présente invention permet alors de corriger les erreurs de comptage qui pourraient résulter du fait qu'un certain photon arrive entre deux pixels (ce qui engendre en sortie de chaque pixel des signaux et l2 dont la somme est égale au signal / qui aurait été engendré si ledit photon était arrivé à l'intérieur d'un seul pixel).In the case of a multipixel detector, nothing prevents of course, if necessary, from summing the analog charges accumulated on several of these pixels. This summation offers, for example, a particular advantage in the case of counting, if it is assumed that the energy of the photons to be counted is, as is often the case, included in a relatively narrow band located slightly above a counting threshold E 2 . The present invention then makes it possible to correct the counting errors which could result from the fact that a certain photon arrives between two pixels (which generates at the output of each pixel signals and l 2 whose sum is equal to the signal / which would have been generated if said photon had arrived inside a single pixel) .
En effet, si l'on utilise un dispositif classique, aucun de ces deux signaux /1 et l2 ne sera suffisant pour déclencher le compteur associé au pixel respectif, de sorte que ledit photon ne sera pas comptabilisé. En revanche, si l'on utilise un dispositif selon l'invention, on enregistrera une quantité analogique Qi proportionnelle à l^, et une quantité analogique Q2 proportionnelle à /2, de sorte que la somme Q = Q\ + Q2 sera à peu près égale à Q2, et ce photon sera correctement comptabilisé.Indeed, if a conventional device is used, neither of these two signals / 1 and l 2 will be sufficient to trigger the counter associated with the respective pixel, so that said photon will not be counted. On the other hand, if a device according to the invention is used, an analog quantity Qi proportional to l ^ will be recorded, and an analog quantity Q 2 proportional to / 2 , so that the sum Q = Q \ + Q 2 will be roughly equal to Q 2 , and this photon will be correctly counted.
On notera pour terminer que la présente invention peut être considérée dans son ensemble d'un autre point de vue que celui présenté dans l'introduction. En effet, les multiples exemples présentés en détail ci-dessus illustrent le fait que le traitement du signal selon l'invention conduit à une charge analogique Q qui représente, d'une manière prédéterminée, l'énergie E des photons incidents. Autrement dit, la fonction Q(E) joue le rôle d'une « fonction de pondération » au moyen de laquelle on peut attribuer, en cas de besoin, un « poids » différent à chaque photon selon son énergie. On a aussi montré, dans le cas des fonctions de pondération présentées, comment les obtenir concrètement au moyen de dispositifs utilisant des composants électroniques analogiques classiques. L'homme du métier saura, en s'inspirant de ces exemples, mettre au point un dispositif adéquat pour obtenir essentiellement toute fonction de pondération souhaitable en fonction de l'application envisagée, ou même un dispositif offrant des possibilités de réglage permettant d'obtenir diverses formes de courbes de pondération adéquates pour une gamme d'applications envisagées. Finally, it should be noted that the present invention can be considered as a whole from a different point of view than that presented in the introduction. Indeed, the multiple examples presented in detail above illustrate the fact that the signal processing according to the invention leads to an analog charge Q which represents, in a predetermined manner, the energy E of the incident photons. In other words, the function Q (E) plays the role of a "weighting function" by means of which we can assign, if necessary, a different "weight" to each photon according to its energy. It has also been shown, in the case of the weighting functions presented, how to obtain them concretely by means of devices using conventional analog electronic components. Those skilled in the art will be able, by drawing on these examples, to develop an adequate device for obtaining essentially any desirable weighting function as a function of the envisaged application, or even a device offering adjustment possibilities making it possible to obtain various forms of weighting curves suitable for a range of applications envisaged.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de traitement du signal émis par un détecteur de particules, caractérisé en ce que l'on détecte dans ledit signal les portions où le signal est supérieur à une valeur prédéterminée V l'on mesure la valeur maximale Vmax atteinte par le signal dans chacune desdites portions, et l'on associe à chacune desdites portions une quantité analogique Q qui, au moins sur une plage de valeurs prédéterminée ΔVi de ladite valeur maximale Vmax, est une fonction croissante de (Vmaχ - Vi).1. Process for processing the signal emitted by a particle detector, characterized in that the portions in which the signal is greater than a predetermined value are detected in said signal V the maximum value V max reached by the signal is measured in each of said portions, and there is associated with each of said portions an analog quantity Q which, at least over a predetermined range of values ΔVi of said maximum value V max , is an increasing function of (V ma χ - Vi).
2. Procédé de traitement du signal selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la valeur de Vi est au moins égale au niveau moyen du bruit de fond présent dans le signal émis par le détecteur.2. A signal processing method according to claim 1, characterized in that the value of Vi is at least equal to the average level of background noise present in the signal emitted by the detector.
3. Procédé de traitement du signal selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que, sur ladite plage ΔVi de valeurs de Vmax, ladite quantité analogique Q est proportionnelle à (Vmaχ - V^.3. A signal processing method according to claim 1 or claim 2, characterized in that, on said range ΔVi of values of V max , said analog quantity Q is proportional to (Vm a χ - V ^.
4. Procédé de traitement du signal selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'on associe à chacune desdites portions une quantité analogique Q qui est une fonction croissante de (Vmax - V-\) si la valeur maximale \Zmax est inférieure à une deuxième valeur prédéterminée V2, et reste constante à sa valeur pour Vma = V2 si la valeur maximale Vmax est supérieure à cette deuxième valeur V2, au moins sur une plage de valeurs prédéterminée ΔV2 de ladite valeur maximale Vmax.4. A signal processing method according to claim 1 or claim 2, characterized in that one associates with each of said portions an analog quantity Q which is an increasing function of (Vm ax - V- \ ) if the maximum value \ Z max is less than a second predetermined value V 2 , and remains constant at its value for V ma = V 2 if the maximum value V max is greater than this second value V 2 , at least over a range of predetermined values ΔV 2 of said maximum value V max .
5. Procédé de traitement du signal selon la revendication 3 et la revendication 4, caractérisé en ce que l'on associe à chacune desdites portions une quantité analogique Q qui est proportionnelle à (Vmax - I ) si la valeur maximale Vmax est inférieure à une deuxième valeur prédéterminée V2, et reste constante à sa valeur pour Vmax = V2 si la valeur maximale Vmax est supérieure à cette deuxième valeur V2, au moins sur une plage de valeurs prédéterminée ΔV2 de ladite valeur maximale Vmax.5. signal processing method according to claim 3 and claim 4, characterized in that one associates with each of said portions an analog quantity Q which is proportional to (V max - I) if the maximum value V max is lower at a second predetermined value V 2 , and remains constant at its value for V max = V 2 if the maximum value Vm ax is greater than this second value V 2 , at least over a predetermined range of values ΔV 2 of said maximum value V max .
6. Procédé de traitement du signal selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on associe à chacune desdites portions une quantité analogique Q qui est une fonction croissante de (Vmax - Vi) si la valeur maximale Vmax est inférieure à une deuxième valeur prédéterminée V2, reste constante à sa valeur pour Vmax = V2 si la valeur maximale Vmax est comprise entre cette deuxième valeur V et une troisième valeur prédéterminée \ 3, et est une fonction décroissante de Vmax si la valeur maximale Vmaχ est supérieure à cette troisième valeur V3, au moins sur une plage de valeurs prédéterminée ΔV3 de ladite valeur maximale 6. signal processing method according to claim 4, characterized in that one associates with each of said portions an analog quantity Q which is an increasing function of (V max - Vi) if the maximum value V max is less than a second predetermined value V 2 , remains constant at its value for V max = V 2 if the maximum value V max is between this second value V and a third predetermined value \ 3 , and is a decreasing function of V max if the maximum value V ma χ is greater than this third value V 3 , at least over a predetermined range of values ΔV 3 of said maximum value
7. Procédé de traitement du signal selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites particules sont des photons.7. A signal processing method according to any one of the preceding claims, characterized in that said particles are photons.
8. Dispositif (100) de traitement du signal produit par un détecteur de particules (2), comprenant - une unité de conversion (1) capable de transformer toute impulsion de courant issue dudit détecteur (2) en une impulsion de tension V, - un circuit analogique (3) comportant un réservoir de charges électriques D3, un premier récepteur de charges électriques Di pouvant être alimenté par ledit réservoir de charges D3 de manière commandable au moyen de ladite tension V, et un second récepteur de charges électriques D2 pouvant lui aussi être alimenté par ledit réservoir de charges D3 de manière commandable au moyen de ladite tension V, et - un appareil de mesure (6) de la charge électrique Q contenue dans ledit second récepteur de charges D2, ledit circuit analogique (3) étant conçu de manière à ce que chaque impulsion de tension V produise successivement au sein dudit dispositif les effets suivants : ledit réservoir de charges D3 est isolé dudit premier récepteur de charges DL le réservoir de charges D3 est connecté audit second récepteur de charges D2 quand la tension V dépasse une valeur prédéterminée V- , il passe de D3 à D2 une charge électrique Q qui est une fonction croissante de (V - V^), la connexion entre D3 et D2 est coupée quand la tension V commence à décroître après avoir atteint une valeur maximale Vmax, et8. Device (100) for processing the signal produced by a particle detector (2), comprising - a conversion unit (1) capable of transforming any current pulse from said detector (2) into a voltage pulse V, - an analog circuit (3) comprising a reservoir of electrical charges D 3 , a first receiver of electrical charges Di capable of being supplied by said reservoir of charges D 3 in a controllable manner by means of said voltage V, and a second receptor of electrical charges D 2 can also be supplied by said charge tank D 3 in a controllable manner by means of said voltage V, and - a device (6) for measuring the electric charge Q contained in said second charge receiver D 2 , said analog circuit (3) being designed so that each voltage pulse V successively produces within said device the following effects: said charge tank D 3 is isolated from said first charge receiver D L the charge tank D 3 is connected to said second charge receiver D 2 when the voltage V exceeds a predetermined value V-, it passes from D 3 to D 2 an electric charge Q which is an increasing function of (V - V ^), the connection between D 3 and D 2 is cut off when the voltage V begins to decrease after reaching a maximum value V max , and
D3 est reconnecté à D^ qui restaure dans D3 la charge Q perdue. D 3 is reconnected to D ^ which restores in D 3 the charge Q lost.
9. Dispositif (200) de traitement du signal produit par un détecteur de particules (2), comprenant - une unité de conversion (1) capable de transformer toute impulsion de courant issue dudit détecteur (2) en une impulsion de tension V, - un circuit analogique (7) comportant un réservoir de charges M2, un premier récepteur de charges électriques Di pouvant être alimenté par ledit réservoir de charges M2 de manière commandable au moyen de ladite tension V, et un second récepteur de charges électriques D2 pouvant lui aussi être alimenté par ledit réservoir de charges M2 de manière commandable au moyen de ladite tension V, et - un appareil de mesure (6) de la charge électrique Q contenue dans ledit second récepteur de charges D2, ledit circuit analogique (7) étant conçu de manière à ce que chaque impulsion de tension V produise successivement au sein dudit dispositif les effets suivants : ledit réservoir de charges M2 est isolé dudit premier récepteur de charges Di, le réservoir de charges M2 est connecté audit second récepteur de charges D2 quand la tension V dépasse une première valeur prédéterminée \Z1 t il passe de M2 à D2 une charge électrique Q proportionnelle à9. Device (200) for processing the signal produced by a particle detector (2), comprising - a conversion unit (1) capable of transforming any current pulse from said detector (2) into a voltage pulse V, - an analog circuit (7) comprising a charge tank M 2 , a first receiver of electrical charges Di capable of being supplied by said charge reservoir M 2 in a controllable manner by means of said voltage V, and a second receiver of electrical charges D 2 can also be supplied by said charge tank M 2 so as to be controllable by means of said voltage V, and - a device (6) for measuring the electric charge Q contained in said second charge receiver D 2 , said analog circuit ( 7) being designed so that each voltage pulse V successively produces within said device the following effects: said charge tank M 2 is isolated from said first ch receiver arges Di, the charge tank M 2 is connected to said second charge receiver D 2 when the voltage V exceeds a first predetermined value \ Z 1 t it passes from M 2 to D 2 an electric charge Q proportional to
(V - V-i) si la tension V ne dépasse pas une deuxième valeur prédéterminée V2, ou proportionnelle à (V2 - V^) si la tension V dépasse ladite deuxième valeur V2, la connexion entre M2 et D2 est coupée quand la tension V commence à décroître après avoir atteint une valeur maximale Vmax, et(V - Vi) if the voltage V does not exceed a second predetermined value V 2 , or proportional to (V 2 - V ^) if the voltage V exceeds said second value V 2 , the connection between M 2 and D 2 is cut when the voltage V begins to decrease after reaching a maximum value V max , and
M2 est reconnecté à D^ qui restaure dans M2 la charge Q perdue.M 2 is reconnected to D ^ which restores in M 2 the charge Q lost.
10. Dispositif (300) de traitement du signal produit par un détecteur de particules (2), caractérisé en ce qu'il comprend deux circuits (7',10. Device (300) for processing the signal produced by a particle detector (2), characterized in that it comprises two circuits (7 ',
7") selon la revendication 9 recevant tous deux l'impulsion de tension V issue d'une unité de conversion (1), les paramètres de ces deux circuits (7', 7") étant réglés indépendamment l'un de l'autre, et un soustracteur analogique (4) capable produire un signal de sortie équivalent à la différence Q entre les charges analogiques respectives Q' et Q" transférées sur les seconds récepteurs de charge respectifs D'2 et D"2 contenus dans lesdits circuits (7', 7").7 ") according to claim 9 both receiving the voltage pulse V from a conversion unit (1), the parameters of these two circuits (7 ', 7") being adjusted independently of one another , and an analog subtractor (4) capable of producing an output signal equivalent to the difference Q between the respective analog loads Q 'and Q "transferred to the respective second load receivers D' 2 and D" 2 contained in said circuits (7 ', 7 ").
11. Dispositif de traitement des signaux produits par un ensemble de détecteurs de particules, caractérisé en ce qu'au moins l'un de ces signaux est traité au moyen d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 10.11. Device for processing the signals produced by a set of particle detectors, characterized in that at least one of these signals is processed by means of a device according to any one of claims 8 to 10.
12. Dispositif de traitement de signaux selon l'une quelconque des revendications 8 à 11 , caractérisé en ce que lesdites particules sont des photons. 12. Signal processing device according to any one of claims 8 to 11, characterized in that said particles are photons.
13. Appareil de radiologie, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 11.13. X-ray apparatus, characterized in that it comprises at least one device according to any one of claims 8 to 11.
14. Appareil d'imagerie vidéo, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 11.14. Video imaging apparatus, characterized in that it comprises at least one device according to any one of claims 8 to 11.
15. Appareil de fluoroscopie, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 11. 15. Fluoroscopy apparatus, characterized in that it comprises at least one device according to any one of claims 8 to 11.
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